车载LiDAR点云中交通标线的提取方法

交通标线,作为道路上重要的交通标识,为司机和行人提供重要的引导信息。车载激光扫描系统(车载LiDAR)可以快速获得被测目标的表面三维坐标信息,为提取高精度三维交通标线提供了可靠数据源。本文通过分析道路点云数据的平面距离、点云强度、点云密度等特征,将点云数据归化成地理参考强度图像。针对生成的二维参考图像,充分借鉴图像处理中目标分类与识别的手段,将交通标线信息准确提取出来。实验表明,该方法可行、有效。     

融合车载LiDAR点云和全景影像的道路标线自动提取方法

针对传统人工方式、人机交互方式提取公路标线成本高、效率低的问题,本文提出了融合车载LiDAR点云和全景影像数据,使用SCGA-Net网络提取并矢量化道路标线的方法,以解决车载LiDAR点云采集过程中因车辆遮挡、道路修补等造成的数据缺失问题。试验表明,该方法道路标线的提取率和正确率均优于仅使用LiDAR点云提取标线的方法,可有效地提升自动驾驶所依赖的高精地图的生产效率。     

车载激光点云的道路标线提取及语义关联

自动驾驶技术已成为未来智能交通的发展方向之一,高精度地图为L3级及以上自动驾驶实现高精度定位和路径规划提供先验信息,是自动驾驶车辆传感器在遮挡或观测距离受限情况下的重要补充。道路标线的位置和语义信息,比如实线和虚线的绝对位置是高精度地图的基本组成部分。本文从车载激光点云中提取扫描线,根据道路边缘位置几何形态的突变从扫描线中提取道路路面,在此基础上首先利用反距离加权插值的方法把路面点云图像以一定的分辨率转换为栅格图像,其次利用基于积分图的自适应阈值分割方法把栅格图像转化为二值图像,然后利用欧氏聚类的方法从二值图像中提取标线点云,并利用特征属性筛选的方法对提取的标线点云进行语义识别,最后建立交通标线和交通规则之间的语义关联。     

车载激光点云中交通标线自动分类与矢量化

交通标线是重要的交通安全设施,其位置、属性和拓扑关系精细刻画道路交通结构,是智能交通、高精地图、位置与导航等应用的基础数据.本文提出一种融合空间上下文信息的车载激光点云标线分类图注意力模型(graph attention network with spatial context information,GAT_SCNet).该模型利用图结构建立标线及其邻接对象的出现和依存关系,基于标线几何、拓扑、空间结构关系构建注意力机制进行节点特征动态更新,通过对节点分类实现标线的精细分类.基于分类后标线,设计不同方案实现对分类后标线提取标线矢量化数据.试验采用4份不同车载激光扫描系统获取的城市与高速场景数据验证本文方法的有效性,试验结果中9类标线分类的准确率分别为100.00％、93.77％、100.00％、100.00％、100.00％、96.73％、97.96％、100.00％、98.39％,召回率分别为100.00％、96.36％、100.00％、100.00％、100.00％、97.26％、85.72％、100.00％、94.16％.结果表明,本文方法能实现道路场景中全尺寸、多类型标线对象的精确识别,并对形状相似标线(如虚线、斑马线和停止线)的区分具有较强稳健性.     

基于车载三维激光扫描系统的道路交通标线制作

道路交通标线的准确制作对于交通安全、指引交通等具有重要作用.新兴的车载三维激光扫描系统因集成了GPS、IMU、全景相机等多种传感器,具有采集效率高、精度高、全方位等优点,解决了传统正射影像因房屋、树木遮挡等引起的数据无法正确提取的难点,尤其是在高架桥遮挡的地面道路及隧道,传统正射影像根本无法获取道路交通标线数据.本文基于道路交通标线提取这一问题,利用EPS软件,利用点云数据提取道路交通标线数据.最后,结合智能化公安交通管理系统标线数据库建设项目,通过eps脚本处理器的二次开发对道路交通标线数据进行格式转换并重新编码,将实现道路交通标线数据的批量转换工作.实践表明,车载三维激光扫描系统在保持精度的前提下,能够有效地完成道路交通标线的提取工作,而基于EPS的脚本管理器的二次开发,可以高效地解决道路交通标线数据转换问题.     

车载激光扫描数据中实线型交通标线提取

本文提出一种基于路面点云强度增强的车载激光点云实线型交通标线提取方法。首先通过预处理提取路面点云，获取各激光点与轨迹线的距离。然后逐段对路面进行强度增强，集合多滤波器集成的策略进行强度变换和去噪，消除距离、点密度、磨损等因素对反射强度值影响，增强路面点云和标线的强度差异。基于增强后的反射强度，采用k均值聚类和连通分支聚类等方法对标线进行分割，并利用归一化图割方法优化强度分割结果。最后利用实线型标线的语义信息和空间分布特征从分割后标线对象中识别实线型交通标线。试验采用四份不同车载激光扫描系统获取的数据用于验证本文方法有效性，实线型标线提取结果的准确率达到95.98%，召回率达到91.87%，综合评价指标F₁-Measure值达到95.55%以上。试验结果表明本文方法能够有效增强受扫描距离、路面磨损及点密度分布不均等因素影响的点云强度信息，实现不同车载激光扫描获取的复杂道路环境下实线型交通标线的提取。     

基于车载三维激光扫描的道路线提取研究

近年来,随着空间信息获取技术的发展,激光扫描技术在城市三维数据采集中应用越来越广泛,本文以车载激光扫描点云数据为研究对象,利用点云数据空间分布特征和反射强度信息,结合道路标线的几何特征,提出一种快速有效地从离散点云中提取道路标识线的方法。该方法首先利用车载激光点云数据中的高程信息和反射强度信息对原始点云进行滤波。然后将分割后的点云数据投影到二维平面中,利用反射强度信息和点云空间分布信息生成点云强度特征图像,利用标线规则的几何形状,对连通区域进行道路标识线的提取。最后,基于道路标识线的语义信息,利用Hough变换对检测到的标识线进行分类和连接,从而提取完整、准确的三维道路标识线点云数据。通过居民区和高速公路扫描数据处理案例,实现了高速公路虚实标识线和干扰因素较多的居民区界线的自动提取,验证了上述道路标识线提取方法的可靠性,应用效果较好。     

移动车载激光点云的道路标线自动识别与提取

对移动车载激光测量LandMark系统获取的路面激光点云数据进行研究,结合激光点云的回波反射率、扫描角,以及量测距离等特征信息与道路标线的属性信息,提出了一种基于车载激光点云的道路标线自动识别与提取算法。从点云中提取道路标线,采用最小二乘线性最优拟合算法对提取的标线点云进行拟合,生成道路标线的CAD轮廓线,实现道路标线的自动化识别。以移动车载LandMark系统的Sick激光扫描仪获取的路面激光点云为例进行实验,实验结果表明该方法的可行性和有效性。     

利用车载LiDAR点云数据提取城市道路规则多边形

随着自动驾驶高精地图的发展，准确高效地提取道路规则多边形成为必要。本文以苏州市某城市快速路为研究对象，通过使用徕卡车载激光移动测量系统获得城市道路点云数据，观察了解车载点云数据各类属性信息，根据观察结果组合利用点云数据高差、点云灰度差值、点云强度差值，在此基础上再利用网格密度法实现道路规则多边形的提取，然后通过对目标的矢量化得到三维矢量规则多边形。最后对提取的矢量化结果进行精度评定。试验结果表明：该方法在提取道路规则多边形方面能得到较好的结果且能满足高精地图需求。     

OSM辅助车载LiDAR点云三维道路边界精细提取

道路边界精确提取建模是城市道路管理、智能交通规划和高精度地图制作等领域的重要课题之一。本文提出了一种基于车载激光雷达点云数据和开源街道地图(OSM)的三维道路边界精确提取方法。首先,针对原始车载LiDAR点云数据应用布料模拟滤波分离地面点,再结合相对高程分析获取道路边界点候选数据集。然后,应用OSM矢量道路网数据的节点辅助道路边界点候选点集进行分段。最后,在各分段点云数据集中基于随机抽样一致性算法获得三维道路边界点集。通过直道、弯道及高密度复杂场景3种不同类型的城区道路边界路段分类提取试验。结果表明,利用该方法进行道路边界提取的准确率和召回率分别达96.12%和95.17%,F1值达92.11%,本文方法可用于高精度道路边界的三维精细提取与矢量化,进而为智能交通与无人驾驶导航提供支撑。     

3D road marking reconstruction from street-level calibrated stereo pairs

This paper presents an automatic approach to road marking reconstruction using stereo pairs acquired by a mobile mapping system in a dense urban area. Two types of road markings were studied: zebra crossings (crosswalks) and dashed lines. These two types of road markings consist of strips having known shape and size. These geometric specifications are used to constrain the recognition of strips. In both cases (i.e. zebra crossings and dashed lines), the reconstruction method consists of three main steps. The first step extracts edge points from the left and right images of a stereo pair and computes 3D linked edges using a matching process. The second step comprises a filtering process that uses the known geometric specifications of road marking objects. The goal is to preserve linked edges that can plausibly belong to road markings and to filter others out. The final step uses the remaining linked edges to fit a theoretical model to the data. The method developed has been used for processing a large number of images. Road markings are successfully and precisely reconstructed in dense urban areas under real traffic conditions.     

矢量数据辅助的高分辨率遥感影像道路自动提取

高分辨率遥感影像上细节信息繁杂、干扰物普遍存在,对其进行自动化道路识别与提取的相关研究仍处在探索阶段。在道路提取过程中引入矢量数据辅助,可解决初始信息获取的困难,得到可靠性较强的训练样本。为此,提出一种矢量数据辅助下的道路提取方法,能够筛选出矢量数据中包含的有效信息,引导实现对高分辨率遥感影像的道路自动提取。利用Mean-shift滤波对图像进行预处理后,首先从矢量数据获取候选种子点,并通过提炼同质区域的形状特征剔除错误候选点;然后,自动获取负样本点以进行朴素贝叶斯分类,并采用邻域质心投票算法从分类影像提取道路中心线;最后,结合像素跟踪与方向判断矢量化道路中心线,并提出一种基于矢量几何分析的断线连接与毛刺剔除方法,对提取结果进行信息修复与规整、优化。实验结果显示,该算法的提取质量达到80%以上,且具备较强的稳健性,能够适应具有不同道路辐射和分布特征的高分辨率遥感影像。     

多特征约束的高分辨率光学遥感影像道路提取

针对复杂场景中的遥感影像道路提取问题,论文提出了一种多特征约束的影像道路提取方法,并开展了论文方法可行性论证。该方法首先,根据道路宽度的先验知识以及道路的几何特征,提出一种改进的线段二次提取模型,利用线段长度和道路宽度确定候选道路种子点集;其次,输入道路结构信息,基于道路辐射特征对候选道路种子点进行整体匹配评价;再次,当候选道路种子无法符合辐射特征要求时,提出一种浅色机动车检测模型,以此将浅色机动车结果作为道路上下文特征,利用道路上下文特征对候选道路种子点进行分析;然后,构建道路拓扑分析模型,依据道路拓扑特征对候选道路种子点进行最终验证;最后,对提取道路种子点进行优化处理,并提出道路跟踪及拟合方法。通过不同复杂场景、不同分辨率高分辨率遥感影像下开展的不同方法实验结果对比分析表明,相对于其他商用软件ECognition和Erdas的方法,本方法自动化程度更高,运行效率高,适用于解决道路类型多样化、几何光谱噪声大的复杂场景道路提取问题。     

Stereo analysis of high-resolution SAR images for building height estimation in cases of orthogonal aspect directions

SAR stereo image analysis for 3D information extraction is mostly carried out based on imagery taken under same-side or opposite-side viewing conditions. For urban scenes in practice stereo is up to now usually restricted to the first configuration, because increasing image dissimilarity connected with rising illumination direction differences leads to a lack of suitable features for matching, especially in the case of low or medium resolution data. However, due to two developments SAR stereo from arbitrary viewing conditions becomes an interesting option for urban information extraction. The first one is the availability of airborne sensor systems, which are capable of more flexible data acquisition in comparison to satellite sensors. This flexibility enables multi-aspect analysis of objects in built-up areas for various kinds of purpose, such as building recognition, road network extraction, or traffic monitoring. The second development is the significant improvement of the geometric resolution providing a high level of detail especially of roof features, which can be observed from a wide span of viewpoints. In this paper, high-resolution SAR images of an urban scene are analyzed in order to infer buildings and their height from the different layover effects in views taken from orthogonal aspect angles. High level object matching is proposed that relies on symbolic data, representing suitable features of urban objects. Here, a knowledge-based approach is applied, which is realized by a production system that codes a set of suitable principles of perceptual grouping in its production rules. The images are analyzed separately for the presence of certain object groups and their characteristics frequently appearing on buildings, such as salient rows of point targets, rectangular structures or symmetries. The stereo analysis is then accomplished by means of productions that combine and match these 2D image objects and infer their height by 3D clustering. The approach is tested using real SAR data of an urban scene.     

光学遥感影像道路提取的方法综述

道路信息在多个应用领域中发挥着基础性的作用。光学遥感影像能够以较高的空间分辨率对目标地物进行精细化解译，可大幅增强地物目标的提取能力。充分利用光学遥感影像丰富的几何纹理信息，进行道路的精确提取，已成为当前遥感学界研究的热点与前沿问题。鉴于此，本文依据近年来大量相关文献，对现有的理论与方法进行了归类与总结，通过分析不同方法采用的道路特征组合，将道路提取方法划分为模板匹配、知识驱动、面向对象和深度学习4类方法，简要介绍了道路提取普适性的评价指标并对部分方法进行了分析与评价；最后对现有光学遥感影像道路提取的发展提出了建议和展望。     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

一种支持城市路网交通关系自动化的智能模型

针对车载导航、地图网站等应用中路网要素之间交通关系维护的难题,提出一种支持路网要素交通关系自动化的智能过程模型,将路网要素交通关系自动化过程理解为由路网要素间的空间和语义关系、规则集和控制系统组成的产生式系统.该产生式系统可在路网要素空间和语义信息基础上,通过定义可扩展的交通关系规则集,自动化地生成符合应用需求的路网要素间的交通关系.此外,在该产生式系统中引入触发器概念监控和响应几何网络及其交通关系规则集的变更,实时更新逻辑网络中的连通关系信息,实现几何网络、规则集和逻辑网络三者的一致性.同时,提出路网要素交通关系处理的控制策略和关键流程,并对该智能网络模型的有效性进行了验证.

Abstract：

Maintaining the traffic connectivity relations between road features has always been a time consuming task for in-vehicle navigation, map website, and other traveling service related applications. Such a task has been commonly conducted artificially and inevitably inefficient, yet makes data quality control difficult. Considering the intrinsic rules of traffic connectivity formed by the geometrical structures, spatial and semantic relationships between road features in city road networks, an intelligent processing model is set forward in this paper for traffic connectivity automation. It is argued that traffic connectivity automation between road features is fundamentally a production system composed of the spatial and semantic relations between road features, connectivity rules and control system. With the implementation of an extendable connectivity rule set, the traffic connectivity relations between road network features are built automatically based on the spatial and semantic information of road network. The trigger concept is adopted to monitor and respond the changes in geometrical network and connectivity rules, and then dynamically updates the traffic connectivity between road network features in logical network so as to guarantee the consistence between geometrical network, connectivity rules and logical network. A series of control strategies and a conducting engine are developed to maintain the traffic connectivity relations. A case study conducted on a real road network verifies the effects of the proposed intelligent model.     

利用可变形部件模型检测遥感影像道路交叉口

为了解决高分辨率遥感影像道路交叉口位置检测与类型识别问题,提出了一种基于可变形部件模型的道路交叉口检测方法。首先,分析了道路交叉口在高分辨率遥感影像上的表征形式;然后,借鉴面向对象的思想,利用可变形部件模型,通过训练和学习其整体和部件组成的空间布局特征获取目标对象模型参数;最后,通过滑动窗口搜索匹配方法获取道路交叉口位置和其对应的类型。由仿真与实验结果可知,此算法不仅能够自动、准确地检测道路交叉口的几何位置,而且能够识别其几何形状类型,可有效提高道路网络拓扑结构构建效率。     

基于道路标线布设方案的交通路网数据库构建研究

道路标线是交通规则的载体,它们布设在物理道路网络上为交通参与者分配路权,并规范其行为。通常,称这种加载了交通规则的物理道路网络为交通路网。本文首先提出了物理道路网络的表示模型;然后结合线性参考技术,以物理道路网络为基础,构建了基于的GIS道路标线布设方案数据模型;最后,本文选取示范路网,运用道路标线布设方案数据库,进行路网交通规则的推导,构建了基于车道级路网数据模型的交通路网数据库,为交通路网数据库的构建提供了一种参考。